DE1044042B - Vorrichtung und Verfahren zum innigen Inberuehrungbringen einer zusammenhaengenden fluessigen Phase mit einer oder mehreren weiteren Phasen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung· bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, um eine zusammenhängende flüssige Phase mit einer oder mehreren weiteren Phasen in innige Berührung zu bringen, z. B. zwei oder mehr gegenseitig nicht mischbare oder nur teilweise mischbare Flüssigkeiten, insbesondere zum Extrahieren von flüssigen Gemischen, wie Mineralöle oder fette Öle, mit Hilfe von einem oder mehreren selektiven Lösungsmitteln, oder zur Durchführung von chemischen Reaktionen, z. B. von Reaktionen zwischen höheren Olefinen und Schwefelsäure.

Eine der Phasen kann auch gasförmig oder eine feste Phase sein. Die feste Substanz, die eine solche feste Phase bildet, braucht nicht einmal sehr fein verteilt zu sein.

Die Vorrichtung, die ein vorzugsweise senkrecht angeordnetes Gehäuse aufweist, enthält mindestens eine drehbare Welle, an der eine Anzahl von Schleuderscheiben (Rotorscheiben) in rechtem Winkel zur Welle befestigt sind; während an der Innenwand des Gehäuses parallel zu diesen Scheiben Umlenkringe (Statorringe) befestigt sind, die etwa in halbem Abstand zwischen den Rotorscheiben angeordnet sind.

Es wurde gefunden, daß Schwierigkeiten bei Zusammenlaufen der dispersen Phase am oberen Ende oder am Boden des Gehäuses auftreten, insbesondere wenn die Extraktion mit einer der oben beschriebenen Vorrichtungen durchgeführt werden soll, die große Ausmaße, z. B. Durchmesser von 150 cm und mehr, aufweist.

Es ist bekannt, daß bei einer Extraktion eine der Phasen, die zusammenhängende Phase bildet, durch welche die andere Phase (die disperse Phase) in Form von Tröpfchen hindurchströmt. Die Tröpfchen der dispersen Phase fließen entweder am Oberende oder am Boden des Gehäuses unter Bildung einer zusammenhängenden Masse zusammen, je nachdem, ob die disperse Phase leichter oder schwerer als die zusammenhängende Phase ist. Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf den Fall erläutert, in dem die disperse Phase leichter ist als die zusammenhängende Phase. Die leichte Phase wird in den Boden des Gehäuses eingeführt und durch die Wirkung der Schleuderscheiben dispergiert, und die Tröpfchen dieser Phase laufen am Oberende des Gehäuses wieder zusammen. Folglich liegt die Grenzschicht zwischen der zusammenhängenden Phase und der zusammengeflossenen dispersen Phase am oberen Ende des Gehäuses. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf diese Ausführungsform, jedoch ist die Erfindung auch anwendbar auf den Fall, bei dem die schwere Phase die disperse Phase darstellt und die Grenzfläche am Boden des Gehäuses auftritt.

Die obigen Schwierigkeiten sind in der Tatsache Vorrichtung und Verfahren zum innigen

Inberührungbringen einer

zusammenhängenden flüssigen Phase

mit einer oder mehreren weiteren Phasen

Anmelder:

N. V. De Bataafsche Petroleum
Maatschappij, Den Haag

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 24, Februar 1954

Keith Henri Walley und Gerrit Hendrik Reman,

Amsterdam (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

begründet, daß bei einer Vorrichtung mit einem großen Durchmesser natürlich entsprechend große Mengen der zusammenhängenden Phase in das Gehäuse eingeführt werden müssen, d. h. in die Nähe der erwähnten Grenzfläche. Diese Einführung veranlaßt, wie gefunden wurde, eine unerwünschte Turbulenz in dem Raum, in dem die disperse Phase zusammenfließen soll (Setzraum), der sich im vorliegenden Fall am oberen Ende des Gehäuses befindet. Dies ist besonders

40· der Fall bei der genannten Vorrichtung mit einem Drehkörper (Rotor).

Wenn die zusammenhängende Phase radial in das Gehäuse eingeführt wird, wird das Wirbelmuster, das durch die Umdrehung der Rotorscheiben erzeugt wird, so gestört, daß eine innige Mischung zwischen der eingeführten Flüssigkeit und der bereits in der Vorrichtung vorhandenen zusammenhängenden Phase im oberen Abschnitt stattfindet, während ferner die disperse, bereits zusammengeflossene Phase erneut aufgeteilt wird, in vielen Fällen sogar in Tröpfchen, die einen beträchtlich kleineren Durchmesser aufweisen als jene, die durch die Umdrehung des Drehkörpers erzeugt wurden. Diese kleinen Tröpfchen verhindern einen glatten Verlauf der Phasentrennung.

,803 679/355

;Wenn die zusammenhängende Phase tangential in Richtung der Schleuderscheiben eingeführt wird, kann eine leichte Verbesserung beobachtet werden, aber die obenerwähnte Turbulenz fährt fort, ihren hemmenden Effekt auszuüben. Da es eine allgemein bekannte Tatsache ist, daß turbulente Strömungen hinter einer gelochten Platte schnell unterdrückt werden, hätte man erwarten können, daß die Schwierigkeiten überwunden werden könnten, indem man die tangentiale Einführung der kontinuierlichen Phase zusammen mit einer solchen gelochten Platte vorsieht. Es wurde jedoch gefunden, daß diese einfache Kombination genau die gegenteilige Wirkung hat, da hinter der Platte die Bildung sehr feiner Tröpfchen auftritt.

Gemäß der Erfindung können jedoch die geschilderten Schwierigkeiten in der folgenden Weise überwunden werden. Die Leitung zur Einführung der zusammenhängenden Phase wird so geführt, daß sie tangential an einer Stelle, an der keine Rotorscheiben vorhanden sind, in das Gehäuse einmündet. Ober- und unterhalb der Einmündungsöffnung der Zuführungsleitung wird je ein Umlenkring (Statorring) vorgesehen, und es wird in dem Gehäuse nahe dem äußeren Umlenkring eine Einrichtung, z. B. eine Lochplatte oder ein Rost, die fähig sind, turbulente Flüssigkeitsströme zu unterdrücken, angebracht. Es ist vorzuziehen, einen weitmaschigen Rost zu verwenden, der zweckmäßig 5 bis 20 cm dick ist. Im allgemeinen gibt ein Rost von 10 bis 15 cm Dicke befriedigende Ergebnisse.

Es ist auch vorteilhaft, den Teil der Drehwelle, die an der Außenseite der erwähnte Vorrichtung liegt (d.h. der Teil, der durch- den Setzraum hindurchgeht), mit einem Schirm, z. B. einem hohlen Rohr, zu umgeben, der mit dem Gehäuse verbunden ist.

In der Zeichnung ist ein -Teil der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung mit einem Gehäuse 1 (in diesem Falle nut einem zylindrischen Gehäuse), in dem ein einzelner Drehkörper 2 drehbar angebracht ist. Eine Anzahl von Schleuderscheiben 3 sind an der Drehwelle 2 befestigt, während die Gehäusewandung mehrere Umlerikringe 4 aufweist, die so angeordnet sind, daß sie sich etwa im halben Abstand zwischen den Rotorscheiben befinden. Die Einführung der (schweren) zusammenhängenden Phase erfolgt am oberen Ende, der Vorrichtung bei 5. Der obere Teil 6 des Gehäuses bildet den zuvor erwähnten Setzraum, in dem die Tröpfchen der (leichten) dispersen Phase zusammenlaufen können. Dieser Teil enthält auch die Grenzfläche 7 zwischen der zusammengeflossenen dispersen und der zusammenhängenden Phase. Die leichte Phase wird bei 8 aus- dem Gehäuse abgeführt. Die Einführung der leichten Phase und die Abführung der schweren Phase, beide am Boden des Gehäuses, sind nicht gezeigt.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Einführung der zusammenhängenden Phase bei 5 tangential in Drehrichtung der Schleuderscheiben. Die Zeichnung zeigt nur eine Einführungsleitung; es ist jedoch möglich, mehrere Leitungen zu verwenden, die gleichmäßig oder andersartig über den Umfang des Gehäuses verteilt sind. An der Einmündungsöffnung enthält die Drehwelle keine Scheiben. Die Umlenkringe 9 und 10 sind zu beiden Seiten oberhalb und unterhalb der Einmündungsöffnung, vorgesehen. Benachbart zum oberen Umlenkring 10 ist eine Einrichtung 11 vorgesehen, die Turbulenzströmungen, die in einer flüssigen Phase auftreten, unterdrücken kann, in diesem Falle ein weitmaschiger Rost. Die- Umlenkringe 9 und 10 bilden zusammen eine Abteilung, in der die einströmende Flüssigkeit sich selbst über die ganze Höhe dieses Abschnittes verteilen kann, so daß eine ziemlich allmähliche Berührung des eingeführten Stromes mit der aus dem Extraktionsabschnitt aufsteigenden Flüssigkeit sichergestellt ist. Der obere Umlenkring 10 verhindert eine unmittelbare Berührung zwischen dem eingeführten Strom und dem Rost 11, so daß die Bildung einer unerwünschten Turbulenz zwischen den

ίο Maschen vermieden wird.

Der Rost 11 dient auch dazu, die Drehbewegung der Flüssigkeit und damit eine Zyklonbildung oberhalb von ihm zumindest weitgehend zu vermeiden; es wird eine praktisch horizontale Grenzfläche gebildet, wodurch eine schnelle Phasentrennung in dem Raum 6 auftreten kann.

Es wurde beobachtet, daß ein drahtförmiges feinmaschiges Füllmaterial in der Vorrichtung 11 nicht notwendig ist, da die disperse Phase hier nicht zusammenzulaufen braucht. Dies kann zweckmäßig in dem darüberliegenden Raum 7 erfolgen. Ferner ist es unzweckmäßig, ein feinmaschiges Material bei der Extraktion zu verwenden, da es dazu neigt, zu verschmutzen.

Die Zeichnung zeigt ferner ein hohles Rohr 12, das fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist und die Drehwelle 2 vom Setzraum 6 abschirmt. Dieser Schirm hilft auch, die Phasentrennung in diesem Raum zu verbessern. :.·-.--

Die beschriebene Vorrichtung kann z. B. vorteilhaft bei der Extraktion von Schmieröl mit einem selektiven Lösungsmittel, wie Furfurol, verwendet werden. Die Vorrichtung ist auch geeignet für die Oxydation von Merkaptanen, die in leichten Kohlen-Wasserstoffen, z. B. Benzin, enthalten sind, indem man diese in Gegenwart von Sauerstoff mit wäßriger Alkalilauge in innige Berührung bringt, die vorzugsweise eine Hilfssubstanz (Lösungsvermittler) enthält, welche die Löslichkeit der Merkaptane in dieser Lösung erleichtert. Geeignete Lösungsvermittler sind z. B. Alkylphenole, wie Kresole und Xylenole. Diese Behandlung führt dazu, daß die Merkaptane zu Desulfiden oxydiert werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   !.Vorrichtung zum innigenInberührungbringen einer zusammenhängenden flüssigen Phase mit einer oder mehreren weiteren Phasen, z. B. von zwei oder mehr nicht oder nur teilweise miteinander mischbaren Flüssigkeiten, insbesondere zum Extrahieren von flüssigen Gemischen, wie Mineralölen oder fetten Ölen mit Lösungsmitteln, bestehend aus einem vorzugsweise senkrecht angeordneten Gehäuse mit wenigstens einer drehbaren Welle, an der eine Anzahl von Schleuderscheiben (Rotorscheiben) in rechtem Winkel zu dieser Welle befestigt sind, während, an der Innenwand des Gehäuses parallel zu diesen Scheiben Umlenkringe (Statorringe) befestigt sind, die angenähert im halben Abstand zwischen den Schleuderscheiben angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung für die Flüssigkeit mindestens an einem Ende, vorzugsweise am oberen Ende, tangential in das Gehäuse (1) an einer Stelle einmündet, an der sich keine Schleuderscheiben (3) befinden, daß die Mündungsöffnung dieser Zuführleitung (5) an der oberen und unteren Seite von einem Umlenkring (9,10) umgrenzt ist

   •und daß eine Einrichtung, z. B. eine gelochte Platte oder ein Rost (11), im Gehäuse nahe dem äußeren Umlenkring (10) vorgesehen ist, welche eine unerwünschte Turbulenz unterdrücken kann.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung aus einem weitmaschigen Rost (11), vorzugsweise von 5 bis 20 cm Dicke, besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Drehwelle (2), der außerhalb des durch die genannte Einrichtung geteilten Gehäuses (1) liegt, von einem Schirm, vorzugsweise von einem hohlen, mit dem Gehäuse verbundenen Rohr (12) umgeben ist.
4. 4. Verfahren zum Behandeln eines flüssigen Gemisches, insbesondere zur Extraktion unter Verwendung einer in den Ansprüchen 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängende Phase in die Vorrichtung durch die Zuführleitung (5) in Drehrichtung der Schleuderscheiben (3) eingeführt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 877 136.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©8» 679/36» 1-1.5»